高等级公路SBS改性沥青路面施工技术

高等级公路高等级公路 SBS 改性沥青路面施工技术改性沥青路面施工技术 吴家兴 中铁四局集团第一工程公司 摘要摘要 本文根据长沙五一路 长沙至永安高速公路等工程实践 对本文根据长沙五一路 长沙至永安高速公路等工程实践 对 SBS 改改 性沥青路面施工技术进行了研究和总结 并简述了施工中的关键点和质量控制 性沥青路面施工技术进行了研究和总结 并简述了施工中的关键点和质量控制 关键词关键词 高等级公路高等级公路 SBS 改性沥青改性沥青 施工技术施工技术 1 前言前言 改性沥青从 40 年代欧洲开始使用以来已有近 60 年的历史 其中 SBS 苯 乙烯 丁二烯 苯乙烯嵌段共聚物 改性沥青由于耐老化性能 高温稳定性能 低温抗裂性能优越而得到广泛使用 其在欧洲各国一直占据 40 以上的高等级 沥青路面份额 我国最先采用 SBS 改性沥青是 1992 年的首都机场高速公路 目前 SBS 改性沥青在我国高等级路面上也得到了越来越广泛的应用 为 此 我们在长沙五一大道 长沙至永安高速公路等工程的实践基础上 抓住改 性沥青制作及平衡梁施工等施工重点 对 SBS 改性沥青混合料路面施工工艺进 行了研究总结 2 沥青改性原理沥青改性原理 施工中 选择相容性良好的改性剂和基质沥青 改性剂通过融胀 分散磨 细 继续发育三个阶段后 SBS 聚合物在基质沥青中的细度达到最优并且均匀 分布 从而形成三维网状结构 具有很好的抗高低温 抗老化等性能 3 材料要求材料要求 沥青混合料主要由粗集料 细集料 矿粉和改性沥青四大材料组成 3 1 粗骨料 高等级公路沥青面层的粗集料采用碎石或破碎砾石 采用破碎砾石时 至 少应有两个以上的破碎面 粗集料应洁净 干燥 无风化 无杂质并具有良好 的颗粒形状 主要技术要求见表 1 表 1 沥青面层粗集料质量技术要求 3 2 细集料 细集料可采用天然砂 机制砂与石屑 砂应质地坚硬 清洁 干燥 无风 化 无有害杂质 级配适当 泥土含量应小于 3 石屑最大粒径宜小于 8mm 沥青面层细集料质量技术要求见表 2 表 2 沥青面层细集料质量技术要求 3 3 矿粉 宜采用石灰岩 岩浆岩中的强基性岩石等憎水性岩石磨制的石粉 并不应 含泥土等杂质 其质量技术要求见表 3 表 3 沥青面层矿粉质量技术要求 指标高速 一级公路 视密度不小于 t m3 2 50 含水量不大于 1 0 6mm 100 0 15mm 90 100 粒度范围 0 0075mm 75 100 外观无团粒结块 亲水系数 1 3 4 改性沥青 基质沥青应采用道路石油沥青 要求质量均匀 无水 加热至规定最高温 度时不产生泡沫 其标号根据地区气候条件 施工季节气温 路面类型 施工 方法及集料种类和等级情况选用 在长沙五一路施工中 选用 AH 70 道路石油 沥青 指 标高速 一级公路 石料压碎值不大于 28 洛杉机磨耗损失不大于 30 视密度不小于 t m3 2 50 吸水率不大于 2 0 对沥青的粘贴性不小于4 级 坚固性不大于 12 软石含量不大于 5 石料磨光值不小于 BPN 42 石料冲击值不大于 28 指 标高速 一级公路 视密度不小于 t m3 2 50 坚固性 0 3mm 部分 不大于 12 砂当量不小于 60 重交通道路石油沥青技术要求见表 4 表 4 重交通道路石油沥青技术要求 检 验 项 目AH 130AH 110AH 90AH 70 针入度 250C 100g 5S 0 1mm 120 140100 12080 10060 80 延度 150C 不小于 cm 100100100100 溶解度三氯乙烯 三氯乙烷 苯 不小于 99999999 闪点 COC 不低于 0C 230230230230 含蜡量 蒸馏法 不大于 3333 相对密度 250C 250C 不小于1 01 01 01 0 本工法采用的改性材料为 SBS 改性剂 在长沙五一路施工中 采用岳阳石 化产 SBS 星型改性剂 4 施工工艺及过程施工工艺及过程 4 1 工艺流程 改性沥青混合料面层施工工艺流程见后附图 1 图 2 4 2 施工过程 4 2 1 施工准备工作 施工准备工作包括编制实施性施工组织设计 备料 建立工地试验室 进 行配合比试验 机械选型及配置以及机械安装调试等 其中改性沥青的配合比 试验尤其重要 改性沥青的配合比试验 选择改性剂及与其相适宜的基质沥青 根据设计 给定的改性剂剂量 制作改性沥青 进行试验检测 如符合改性沥青设计技术 要求 则以此改性剂剂量作为以后施工配合比 如不能满足设计技术要求 应 适当调整改性剂剂量 重新试验检测 在长沙五一路的施工中 我们选择 AH 70 道路石油沥青和岳阳石化产 SBS 星型改性剂 按照设计给定的 5 改性剂剂量进行配比试验 根据实验结果 改 性效果良好 各项技术指标满足设计要求 4 2 2 改性沥青的制作 SBS 改性沥青的加工方法都需要使改性剂通过融胀 分散 存放 发育的 工艺过程 制作采用胶体磨法 设备选用北京国创的 LG 8 型炼磨式改性沥青 设备 改性沥青加工时 沥青由导热油炉加热到 180 左右后 由沥青泵经过流 量计计量进入搅拌罐 按照改性沥青的施工配合比在搅拌罐中投入 SBS 改性剂 经过 3 5 分钟的混合溶 打开阀门使混合物进入胶体磨 胶体磨进行第一次研 磨 随后将沥青及改性剂的混合物送入工作罐 从工作罐经过胶体磨再进入搅 拌罐 又进行一次研磨 当完成一定的遍数 长沙五一路为 2 遍 后送入成品罐 在成品罐里应不断地搅拌或泵送循环 成品罐中的改性沥青应取样检验 要求聚合物在沥青中的细度达 m 级 以 2 5 m 为优 并不发生离析 能够均匀分布 改性效果主要是通过检测针入 度和软化点的变化来评价 SBS 改性沥青技术要求应符合表 5 各项指标的试验 应按 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ052 93 规定的方法执行 表 5 SBS 聚合物改性沥青的技术要求 SBS 技 术 指 标 A B C D 针入度 25 100g 5s 0 1mm 最小100806040 针入度指数 PI 最小 1 0 0 6 0 2 0 2 延度 5 5cm min cm 最小50403020 软化点 TR B 最小45505560 运动粘度 135 Pa s 最大3 闪点 最小230 溶解度 最小99 离析 软化点差 最大2 5 弹性恢复 25 最小55606570 质量损失 最大1 0 针入度比 25 最小50556065 延度 5 cm 最小30252015 4 2 3 改性沥青混合料的拌合 根据确定的配合比及选定的原材料 在搅拌站进行改性沥青混合料的拌制 改性沥青混合料出厂温度宜控制在 175 185 之间 应以混合料拌和均匀 所有颗粒都能均匀的裹覆上沥青结合料为度 拌合时间较一般沥青混合料延长 15s 左右 拌合后的改性沥青混合料应均匀一致 无花白料 无粗细料分离和 结团成块现象 所有过度加热的混合料或已经碳化 起泡和含水的混合料都应 全部废弃 4 2 4 混合料的储存 混合料不立即铺筑时可暂时贮存在一个储料仓内 贮存时间不宜超过 24h 并应使离析现象减少到最低限度和避免局部过热 当混合料存储温度低于 规定的最低温度时应废弃 已经离析或结成硬壳团块的混合料也应废弃 4 2 5 混合料的运输 应根据拌和能力 运输距离的远近和道路通行情况配备足够的运输车辆 以便及时将拌制好的混合料运往施工现场进行摊铺 运料车的车厢应清洁 无 杂物 并涂刷防粘剂 摊铺机处应设专人负责指挥卸料 卸料车应停在摊铺机 前 20cm 左右处 由摊铺机向前行驶与之接触 严禁卸料车撞击摊铺机 为保证 摊铺的连续性 现场必须保持一定数量的运料车等侯摊铺 但应避免等候时间 过长而造成混合料的废弃 为了避免运输过程中混合料温度下降过快 以满足摊铺 碾压时温度要求 应尽量使用大吨位且具有一定厚度保温层的运输工具 车体采用棉被或其他保 温材料覆盖 在运至摊铺机前也不应过早打开覆盖层 4 2 6 改性沥青混合料的摊铺 4 2 6 1 摊铺准备工作 准备工作主要包括下承层的验收 清扫 测量 摊铺机精确对位 平衡梁 的安装 调试工作及按规定要求喷洒粘层油等 4 2 6 2 机械铺筑 摊铺速度应根据机械配套情况 拌合站生产能力及摊铺层厚度 宽度来确 定 摊铺机行走速度 一般为 3m min 改性沥青混合料应均匀 连续不间断地 摊铺 摊铺机的操作不应使改性沥青混合料沿料斗两侧堆积 摊铺温度宜控制 在 165 175 改性沥青混合料的摊铺不得在雨天 路面滞水及气温低于 10 时进行 摊铺机采用平衡梁控制标高 平整度及横坡 对铺筑层应及时进行检查 发现问题立即解决 在刚铺完尚未压实的铺筑 层上 不允许任何人员在上边行走 当铺筑层碾压完毕没有冷却到常温时 任 何车辆和机械不得在其上停放或行驶 人工摊铺仅限于机械达不到或无法工作的地方 4 2 6 3 平衡梁施工要点 使用平衡梁对下层要求严格 各项技术指标必须符合高等级公路路面设计 要求 平衡梁在通过坡度不一致处及起伏变化处 应用人工填料调坡或撤下平 衡梁 由于平衡梁前端位于未摊铺的路面上 后端在摊铺机后面 两者的高差为 摊铺厚度 在开始摊铺沥青砼时 必须先准确调整前后的高差 在开始摊铺时 摊铺机后平板要预留一定的高度 数值为要摊铺的沥青混 合料厚度乘以松铺系数 4 2 7 改性沥青混合料压实 4 2 7 1 初压 复压 终压时的碾压控制要求见表 6 表 6 碾压控制要求 4 2 7 2 初压阶段 应采用轻型钢筒式压路机或关闭振动装置的振动压路机 碾压 1 2 遍 其线压力不宜小于 350N cm 碾压时应将驱动轮置于摊铺机一 侧 碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致沥青砼产生推移 压路机启动停 止必须减速缓慢地进行 4 2 7 3 复压阶段 宜采用重型轮胎压路机 碾压遍数不宜少于 4 遍 压路 机总重量不宜小于 15t 轮胎充气压力不小于 0 5MPa 振动碾压以高频低幅为 原则 频率可采用 40 50Hz 振幅 0 25 0 5mm 4 2 7 4 终压阶段 终压的目的是消除轮迹 最后形成平整的压实面 终压 应紧接在复压后进行 可用双钢轮压路机或关闭振动的振动压路机碾压 不宜 少于 2 遍 终压结束时混合料温度不得低于 120 碾压阶段压实温度压路机类型碾压方法 初压 140 170 钢轮静力压路机或 轮胎振动压路机 静压 1 2 遍 复压 130 150 轮胎振动压路机 高频低幅振动 碾压 4 6 遍 终压 120 140 钢轮静力压路机或 轮胎振动压路机 静压 1 2 遍 4 2 7 5 碾压过程要保持均衡进行 速度要慢 一般不应超过 5km h 4 2 7 6 采用振动压路机碾压时 相邻碾压轮迹重叠不应超过 20cm 采用钢 轮压路机静压时 轮迹重叠宽度不应少于 20cm 4 2 7 7 压路机不得在未碾压成型并冷却的路段上转向调头或停车 振动压 路机在已成型的路面上行使应关闭振动 对压路机无法压实的地方 如加宽部 分及拐弯死角处 应采用振动夯夯实 4 2 8 接缝处理 4 2 8 1 纵缝施工 采用冷接缝施工时 首先将先铺的沥青混合料用切割机垂直向下沿边线切 一条直线 当线路为曲线时 可每 5m 或 10m 划一直线切缝 然后将缝边缘用 水冲洗干净 二次摊铺前 在缝边缘处涂洒少量粘层沥青 摊铺时应在已铺层 上重叠 5 10cm 摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走直至 显缝 如距缝边 30 40cm 范围内粗集料较多 应及时换料 碾压时应在已压实的路面 上静压行走 钢轮覆盖新铺层 10 15cm 碾压一遍后再逐步向新铺部分碾压 最后钢轮伸过已压实路面 10 15cm 充分将接缝压实紧密 当摊铺满足梯队作业 2 台及以上摊铺机同时施工 时应采用热接缝 摊 铺机前后应保持 15 30m 距离 过长则应按照冷接缝处理 由于摊铺机两边普 遍存在离析现象 该处大集料集中 因此紧跟摊铺机后及时换料 要求表面无 离析 外观较密实 碾压时先碾压离热接缝中心两边大约 20cm 以外的地方 形成两边向中间的挤压力 最后压实中间剩下来的一窄条混合料 这样混合料 不会从旁边挤出 并形成良好的接缝 4 2 8 2 横缝施工 沥青混合料上面层应采用垂直的平接缝 在摊铺完毕后 用人工将端部混合料铲齐后再进行碾压 按碾压程序完毕 后 用 3m 靠尺沿纵 横方向检查平整度 在平整度完全满足要求的位置 沿 垂直线路中心线方向用切割机垂直切割 多余的混合料立即铲除并运出施工地 点 然后将切缝处冲洗干净 除去多余的水份 在接缝施工前应在端部洒上粘 层沥青 重新开始摊铺前 摊铺机熨平板要平行于横向施工缝 料仓要覆盖已铺部 分 5 10cm 然后预热熨平板 正常摊铺后 用人工立即将上次已压实沥青混合 料表面上的热混合料铲除干净 由于接缝处混合料温度损失较快 摊铺长度达 到 5 10m 时就要及时碾压 碾压采用双钢轮压路机 先进行横向碾压 压路机位于已压实的沥青混合 料上并伸入新铺层约 15cm 然后每压一遍向新铺混合料移动 15 20cm 直到压 路机全部在新铺层上为止 再改为纵向碾压 5 机具设备机具设备 5 1 高等级公路改性沥青混合料路面技术标准高 用普通机械很难达到质量 要求 采用大型进口沥青混合料拌合站 采用微机控制 能保证成料质量 采 用大型进口摊铺机 平衡梁及合理匹配的压实机械 可以保证改性沥青混合料 面层的铺筑质量 5 2